楽しい【力の分解】
どーも。
たくおです。
みなさん、力の分解という言葉はご存じでしょうか。
高校物理の教科書ででてくる言葉なのですが、一体どういうことなのでしょうか。
そして何の役に立つのでしょうか。
覚えればもしかしたら何かの役に立つかもしれません。
気づいたら物理に興味を持っているかもしれません。
そうなっていただけたらうれしいです。
それでは簡単に説明します。
物理では一般的に力を矢印で表現します。
下の絵のように。
ドーン！
たくおが正面から飛んできた何かのボールにパンチをしています。
たくおがパンチをすると、ボールの右向きに力が加わることになるので矢印が右向きになっています。
そしてボールは右に飛んで行きます。
たくおのパンチ力が大きければ矢印はもっと長くなりますが、絵はあくまでもイメージです。
どのくらいのパンチ力かはここでは無視して下さい。
ちなみにたくおはあんまり筋肉はありません。
さて、力の表現方法がわかりましたら、次はこのたくおのパンチの力を分解してみます。
「はっ！？分解！？意味わかんない。」
と思われるかもしれませんが、力は分解できるのです。二つの方向に。
分解してこそ、見える世界があります。
分解には簡単なルールがあります。
これを覚えれば力を分解できます。
・ルール1
力の矢印を対角線とする平行四辺形をつくる
どういった形の平行四辺形でも構いません。一例です。
・ルール2
力の矢印の根もとからその平行四辺形の2辺に矢印を書く
その新たに書いた青色の力が分解後の力となります。
この2つの力はもとの力の分力と呼びます。
これでもとの力を2つに分解出来ました。
これだけです。
いかがでしょうか。簡単だったでしょうか。
これがわかった方は他の物理のことについても、勉強すればすぐに理解が出来ると思います。
それではたくおのパンチを例に力を分解してみます。
たくおの真っすぐに放ったパンチは2つの分力として表現出来、その方向からきたボールに対して、その矢印の長さ同等の力を与えることができます。
例えば分力Aの矢印の長さがもとの力の二分の一であれば、その方向に対して、もとの力の半分の力をボールに与えることができます！
ドーン。
力の分解を説明しましたが、はたしてこれが何の役に立つのでしょうか。
たくおのパンチの力を分解して何の意味があるのでしょうか。
ここからは力の分解が日常で何の役に立つのかを説明したいと思います。
例）
【物を持ち上げるときは真上に持ち上げよう！】
真上ではなくても、真上に近ければ近い角度の方が物を持ち上げるのが楽です。
感覚的になんとなくわかりそうですが、力の矢印、力の分解を使って理論的に説明ができます。
真上に持ち上げる場合、下の絵の矢印の長さが必要とするとします。
今度は60度の角度で持ち上げるとします。
絵を見てわかる通り、
持ち上げる力の矢印にするには、この角度だと2倍の力が必要になってしまいます。
つまり物を持ち上げるには物の真上に立って持ち上げるのが良さそうです。
実際に持ち上げてみても違いがわかると思います。
いかがでしょうか。
力の分解。
建築物などでは、強度確保のために力の分解の考えを応用して取り入れたりもしています。
それは他のサイトで紹介されていますので、詳細はそちらをご覧下さい。
他にも探せばまだまだ出てくると思います。
もし機会があれば、実際に力の分解を実験で表現できたらなと思います。
そのときはまた、ブログに上げたいと思います。
このように物理の法則は日常に潜んでおり、知れば知るほど人生が楽しくなり、世界が広がっていきそうです。
まだまだ他にもおもしろい物理の法則があるので、これからも紹介していきたいとおもいます。
今日はここまで！
コメントどしどしお待ちしております。
それではまた！
ここに記載しているのは個人的な見解です。間違っていることもあるかもしれません。ご了承下さい。('ω')ノ
日常に役立てよう！物理の法則【作用反作用の法則】
どーも。
たくおです。
みなさん、作用反作用という物理法則をご存じでしょうか？
作用反作用の法則を理解し日常のふとしたところでその法則を利用すると、とても役に立ちますし、
「おっ。この人なんか知的だな」
と思われるかもしれません。
様々な物理法則がありますが、この法則はとても理解しやすいので、是非覚えていただき、日常で活かしていただきたいと思います。
ということで、作用反作用の法則を簡単に説明させていただきます。
作用反作用の法則とは
少しカタメに言うと
【物体Aから物体Bに力を加えると、物体Aは物体Bから同じ大きさで逆向きの力（反作用）を与える】
ということです。
わかりやすい例でいうと、
・ボートに乗ってオールを漕ぐと前に進む
オールが水に力を加えることによって、オールは水から同じ大きさの力をもらいます。それによってボートが前に進みます。
・タイヤが回転して車が前に進む
タイヤが地面を押すことによって、タイヤは地面から力をもらいます。それによって車は前に進みます。
地面がツルツルだとタイヤは地面を押すことができません。
なので地面から力をもらえませんので前に進みません。
・地面を蹴ってジャンプする
ジャンプをするとき、グッ！と地面に力を与えます。それによって地面は足に力を与え、人間はジャンプすることができます。
作用反作用の法則は、同じ大きさで逆向きの力を与えるので、地面に与える力が大きければ大きいほど、地面に垂直であればあるほど、高く飛ぶことができます。
いかがでしょうか。
だいたい作用反作用の法則がわかったと思います。
作用反作用の法則は日常の色々ところででてきますが、この作用反作用の法則をまとめあげた偉大な人がいます。
それは誰でしょうか。
それは誰もが一度は名前は聞いたことがあるニュートンという人です。
1642年クリスマス生まれです。
ニュートンさん
この作用反作用の法則は運動の第三法則とも呼びます。
第三があれば、一もニもあります。
他のブログで記事にしてますのでよかったら見て下さい。↓
ちょっと脱線してしまいましたが、本題の作用反作用の法則が日常のどこで役立つかを説明したいと思います。
その1
【誰かをたたくときはやさしく叩こう】
誰かをたたくという行為はあまり良いことではありません。誰かを叩きそうになったらそういうときこそ冷静になってニュートンさんがまとめあげた作用反作用の法則を思い出しましょう。
誰かを強く叩いてしまったとき作用反作用の法則により叩いた本人にも同じ力が返ってきます。叩いた本人もその分痛くなるということですね。
つまりやさしく叩くことができれば、相手も自分も痛くありません。
作用反作用の法則を知っていれば人にやさしくできるのです。
その2
【立ち上がるときは両手を上から下へ振り下ろそう】
両手を上から下へ力を加えることによって、作用反作用の法則によって、どこからか下から上へ体に力を与えます。この力が立ち上がるのに助ける力になり、立ち上がるのが少し楽になります。
逆に、立ち上がるとき下から上に振り上げると負荷が増えるように感じるのでしょうか。
簡単な実験なのでよろしければ振り上げるときと振り下げるときでどっちが立ち上がるのに楽か試してみて下さい。
私は振り下げたときの方が楽に感じました。
その３
【なにごともgive & take】
これはもしかしたら上述した力と関係はないかもしれませんが、ある意味作用反作用の法則かもしれません。
相手に何かを与えたとき相手からお返しがくるということです。お返しにはあまり期待しないほうが良いと思います。それは、あなたにとってお返しがなかろうが、期待したこと以下のことであっても、相手にとっては、物品や気持ちなどいろいろな形であなたに与えられたこと同等のものをかえしているからです。
ときには、同等以上のものも返ってくるかもしれませんし、あなたではない他の誰かに返しているかもしれません。
そうなった場合、あの偉大なニュートンさんがまとめあげた、作用反作用の法則を越えたことになるかもしれません。
いかがでしょうか。
作用反作用の法則。
もし機会があれば、実際に作用反作用の法則を実験で表現できたらなと思います。
そのときはまた、ブログに上げたいと思います。
このように物理の法則は日常に潜んでおり、知れば知るほど人生が楽しくなり、世界が広がっていきそうです。
まだまだ他にもおもしろい物理の法則があるので、これからも紹介していきたいとおもいます。
今日はここまで！
コメントどしどしお待ちしております。
それではまた！
ここに記載しているのは個人的な見解です。間違っていることもあるかもしれません。ご了承下さい。('ω')ノ
このブログについて
どーも。
たくおです。
一ヶ月ほどブログを続けてみました。
目的や内容がいまいちフラフラしていたので、
ここで一旦整理しようと思います。
このブログは、物理知らない人や興味無い人に物理を好きになったり勉強したくなったりしてくれることを目的としています。
何故かと言うと、
私は高校の頃、クラスでは物理は得意な方でした。
センター試験でも100点取りました。
しかし高校卒業してから20年間くらい物理の勉強をしていません。
私の物理は高校で止まっています。
昔を振り返ったときに、物理が好きで、同級生に教えて理解してもらってうれしかったことを思い出しました。
自分自身のためにも、その感情をもう一度感じたく、一ヶ月前からこのブログを始めました。
高校の頃を思い出すかのように物理の勉強も少しづつしています。
書店に並んでる本にも、物理苦手な人にも楽しめるというテーマの本が数多くあります。
内容は素晴らしいですが、そもそも物理興味無い人はその本の存在さえ知らないんじゃないかと思います。
ですので、ブログという媒体を使用し、繰り返し試行錯誤して、一人でも多くの人に物理の楽しさを感じてもらえたらなと思います。
次回のブログではそのようなことを記事にしていきたいと思います。
コメントどしどしお待ちしてますのでよろしくお願いします。
今日はここまで。
それではまた。
体重何kgですか？と相手に聞きづらかったら何ニュートンですか？と聞きましょう
突然ですがあなたは何ニュートンですか？
と聞かれたら何と答えますか。
この言葉は相手に失礼をあたえないどころか、
とても知的な質問に聞こえ、あなたにすごく興味を抱くかもしれません。
もしあなたか誰かの体重を知りたい場合、直接体重を聞くのではなく、
「何ニュートンですか」
と聞きましょう。物理を知っている方なら快く答えてくれると思います。
さて、ニュートンとは何でしょう。
ニュートンは単位の一つです。
［N］と表記することが多いです。
キロメートル［km］とか、キログラム［kg］とかはよく聞きますね。
これらも単位です。
ニュートンという名前は聞いたことがあると思います。
りんごが落ちて「なんでりんごは下に落ちるんだろう」と疑問に思って万有引力を見つけた人です。
この話は逸話という説もあります。
ニュートンさんは1642年のクリスマス生まれです。
そのニュートンさんがまとめた、ある物理法則の単位をその人の名前からとってニュートンと言います。
自分の名前が単位になるっていうのはすごいですね。
ニュートンさん
ということで、いきなりですが問題です。
さて、
1ニュートンは何キログラムでしょう。
ニュートンさんの体重を60キログラムとして
答えは・・・
1ニュートンは60キログラム！！！
ではありません。
答えは約0.102キログラムです。
では何故そうなるのか、
キログラムとニュートンの関係性を知る必要がありそうです。
ニュートンさんがまとめたいろいろな物理法則の内、関係のある法則だけ説明します。
少し難しいです。わからない方は飛ばして下さい。
【質量m＝1［kg］の物体に加速度a＝1m/s2を生じさせる力の大きさFが1［N］である。式であらわすと、
ma＝F
運動の第二法則といいます。】
つまりは上の式で言うと、
mは体重で
Fはニュートンで、
aは加速度です。
加速度は、ここでは重力加速度とします。重力加速度とは、人間誰もが感じる重力のことで、
見えない力で地球が引っ張る力です。
地球では9.8という数字になり、この数字は住んでる星によって異なり、大きくなればなるほど、体重が重く感じ、小さければ小さいほど、体重が軽く感じます。月は地球より見えない力が小さく、地球の1/6であり、この数字が1.62となります。
単位は
です。
前述した式
ma＝F
の通り、
体重に9.8をかけるとニュートンに変身するのです。
つまり、0.102キログラムは
0.102×9.8＝1［N］
となります。
関係ありませんが私は約735ニュートンです。
少し太ってきたので、約686ニュートンくらいにしたいです。
是非みなさんも、誰かに体重聞くときは何ニュートンですか？
と聞いてみて下さい。
今日はここまで。
それではまた。
ここに記載しているのは個人的な見解です。間違っていることもあるかもしれません。ご了承下さい。('ω')ノ
等加速度運動～ハジメテ編～
等加速度運動
等加速度運動とは、加速度が常に一定であるときの運動のことを言います。
加速度とは、単位時間あたりの速度の変化のことを言います。
例えば、止まっていたＡ君が、
加速度
で走るとします。
1秒間で2[m/s]加速されるということなので、
1秒後には2[m/s]。2秒後はさらに2[m/s]加速されるので4[m/s]。
3秒後は、6[m/s]
4秒後は、8[m/s]
10秒後は、20[m/s]
このように、加速度が一定の運動を等加速度運動と言います。
ただ、このペースで加速し続けると、
84秒後には、168[m/s]となります。
時速にすると、605[km/h]となり、
リニアモーターカーくらいの速度になるので、84秒間加速し続けられたら、
Ａ君はリニアモーターカーより速く走ることができます。
加速し続けるA君すごいです。
等加速度運動にはいくつか種類があります。
１．一直線上を運動する場合は、等加速度直線運動
２．物体が、重力だけを受けて鉛直下向きに落下する運動を 自由落下運動
３．物体が、放物線の軌道を描く運動を 放物運動
などと言います。
等加速度直線運動は・・・・
例えば、Ａ君のように一直線上に運動しているとき、等加速度運動をしていると言います。
このような方を見かけたときは、「等加速度運動しているね」と声掛けて下さい。
その反応によっては、物理好きかそうでないかが判断できるかもしれません。
自由落下運動は・・・
例えば、野球ボールを高いところから落としたとき、
落ちれば落ちるほど、ボールは加速され続けます。
それは重力が働いているからです。
そして加速度が生じています。
これを重力加速度と言います。
重力加速度は
となります。
放物運動は・・・・
例えば、ボールを ぽ～ん と蹴ったとき、ボールは放物線上を描きます。
このような運動を放物運動と言い、等加速度運動の仲間になります。
ちょっと難しいですが、この運動は等速運動と等加速度運動に分解することができます。
詳しいことはいろいろなサイトに載っていると思いますので、そちらを見てみて下さい。
ところで、
等加速度運動を理解すると、一体どのようなことに役立つのでしょうか。
いくつか考えてみました。
こういうのも考えるのも物理の楽しみ方の一つと思います。
・役立ち１
【井戸の深さがわかる！！】
井戸は暗くて深さがわかりません。
そこで、近くにある小石を拾って・・・
井戸にそっと落とします。
耳をすませば・・・
何秒後かに ちゃぽ～ん と音が聞こえてきます。
等加速度運動を理解できれば、何秒後に音が聞こえたがわかれば、どのくらいの深さかを求めることができるのです。
すごい！！
・役立ち２
【どの角度にボールをとばせば一番飛距離が出るかがわかる！！】
野球でホームランを打ちたいが、どう打てばわかりません。
物理を使って解決できるかもしれません。
等加速度運動を理解できれば、どの角度で打てば一番飛距離が出るかもとめられます。
すごい！！
・役立ち３
【投げて狙ったところにゴミを捨てられる】
ゴミ箱に向かってゴミを投げてもうまく入らないことがあります。
そうすると、結局自分の足でゴミ箱まで行き、ゴミを捨てることになってしまいます。
しかしこれは、物理を使えば解決できるかもしれません。
等加速度運動を理解していれば、どの角度、どのくらいのスピードでゴミを投げればどのくらいの距離にあるゴミ箱にちゃんと入るのかがもとめられます。
すごい！！
他にもいろいろあると思うので皆さんも探してみて下さい。
過去に加速度について説明している記事があります。
よかったら見て下さい。
では、また。
〜間違えてるところがありましたら、遠慮なくご指摘下さい〜
ここに記載しているのは個人的な見解です。間違っていることもあるかもしれません。ご了承下さい。('ω')ノ
加速度〜カンタン編〜
カンタン編では、式を使って実際に加速度を求めていきます。
加速度とは、単位時間あたりの速度の変化量です。
加速度を求めるには、加速された時間と、その時間での速度の変化がわかれば求められます。
ここで
加速度 : a
加速され始めた時間 : t1
加速され終わった時間 : t2
t1における速度 : v1
t2における速度 : v2
とします。
加速度は、単位時間あたりの速度の変化量。
さらに言うと、t1〜t2における平均の加速度は、式で表すと、
・・・・式１
となります。
それでは実際に例題で加速度を求めてみましょう。
＜例題1＞
右方向を正の向きとします。
右方向に10m/sで走っている車が5秒間の間に100m/sに加速しました。
このときの加速度はいくらでしょう？
式1に当てはめると、
t1＝0［s］
t2＝5［s］
v1＝10［m/s］
v2＝100［m/s］
となります。
つまり加速度は、
となります。
＜例題2＞
右方向を正の向きとします。
右方向に100m/sで走っている車が5秒間の間に10m/sに減速しました。
ん？減速？となるかもしれませんが、
この場合も式1が使えます。
減速も加速の一種です。
マイナスの加速度です。
このときの加速度はいくらでしょう？
式1に当てはめると、
t1＝0［s］
t2＝5［s］
v1＝100［m/s］
v2＝10［m/s］
となります。
つまり加速度は、
となります。
加速度はマイナスになることもあるので、混乱しないようにして下さい。
ちなみに加速度のaはacceleration（アクセラレイション）からきています。
加速度の説明については下のブログを参照して下さい。
では、また。
〜間違えてるところがありましたら、遠慮なくご指摘下さい〜
